Эдвард Норберт - Homo Sapiens. Краткая история эволюции человечества

Метод, который применяют генетики, отчасти схож с радиоизотопным, только оценивается не количество какого-либо вещества, а количество мутаций в молекуле ДНК. Этот метод называется методом молекулярных часов. Зная среднюю скорость мутации в ДНК данного биологического вида, можно определить возраст древней ДНК, ядерной или митохондриальной, по количеству ее отличий от современной ДНК.

Одним лишь определением возраста находок дело не ограничивается. Сравнительный анализ ДНК дает информацию о направлениях и времени миграции того или иного биологического вида. Если на территории Западной Европы обнаруживается человеческая ДНК, имеющая выраженное сходство с ДНК, обнаруженной в Восточной Африке, но более «молодая», то это свидетельствует о миграции наших предков из Африки в Европу.

Вам нужно знать точное время «великого переселения»? Вернее – относительно точное, поскольку погрешность в несколько сотен лет в этом вопросе допустима. Без проблем! Найдите в европейской ДНК мутацию, которой нет в африканской ДНК, и определите время ее возникновения по методу молекулярных часов. А затем подкрепите результат при помощи еще нескольких мутаций.

Теперь давайте рассмотрим механизмы, которые определяют генетическую структуру популяций, то есть – соотношение различных генов и аллелей в популяциях. Эти механизмы можно разделить на две группы: поддерживающие и нарушающие генетическое равновесие.

К поддерживающим механизмам относятся естественный отбор и дрейф генов, а к нарушающим – мутагенез (процесс возникновения мутаций) и поток генов. Обратите внимание на то, что естественный отбор и мутагенез оказывают систематическое воздействие на генетическую структуру популяций, а дрейф и поток генов – случайное.

Голова идет кругом от непонятного? Ничего, сейчас мы это прекратим.

Естественный отбор и мутагенез систематичны, поскольку закрепление полезных признаков и мутации происходят постоянно.

Дрейфом генов называют случайные изменения частот аллелей в популяции. Давайте вспомним, что словом «дрейф» обозначают медленное постоянное перемещение чего-либо под действием сторонних сил. Ключевые слова «постоянное» и «сторонних».

Частота аллелей или частота генов – это соотношение разных аллелей одного и того же гена в популяции. Аллели определяют проявление одного и того же признака в различных формах. Частота аллеля – это частота или вероятность проявления конкретного признака в популяции. Частоту аллеля высчитывают делением количества данных аллелей у всех особей данной популяции на общее количество аллелей в популяции и выражают в процентах. Допустим, что в некой популяции численностью в 100 особей имеется два аллеля, представленных равным количеством копий – 50.Частоты этих аллелей будут равны 50 %. Если в популяции произойдет какой-то катаклизм, резко и произвольно уменьшающий численность особей (например – засуха или землетрясение), то среди выживших особей частота данных аллелей может остаться «пятидесятипроцентной», но может и измениться и составить, к примеру, 65 % и 35 %. Тогда можно будет говорить о дрейфе генов.

А в случае, когда частоты аллелей будут значительно отличаться друг от друга, например – 97 % и 3 %, в результате катаклизма могут погибнуть все особи, представляющие «трехпроцентный» вариант. Тогда частота сохранившегося аллеля составит 100 %. Такой вот получится дрейф.

Два примера, которые мы с вами сейчас рассмотрели, относятся к так называемому эффекту бутылочного горлышка. Катаклизм создает условное «бутылочное горлышко». Кто в это «горлышко» проскочил – тот выжил. А кто именно проскочит – неизвестно, никакой закономерности здесь нет. Вполне возможно, что проскочат не самые приспособленные, а те, кто оказался ближе к «горлышку», например – обитал дальше от эпицентра землетрясения или же вблизи водоема, который во время засухи не высох полностью.

Естественный отбор отбирает наиболее приспособленных к условиям внешней среды! А в случае с дрейфом генов отбор идет в случайном порядке.

Другой механизм дрейфа генов называется «эффектом основателя». Представим, что по какой-то причине часть крупной популяции с равномерным распределением аллелей «пятьдесят на пятьдесят» была отделена. Допустим, в результате землетрясения часть материковой территории превратилась в остров или же горный обвал отгородил один участок местности так, что многие животные не в состоянии его покинуть. В отделенной части популяции аллели могут быть распределены не так, как в материнской популяции. В нашем примере изначальные частоты составляли по 50 %, а у «отпочковавшейся» популяции это соотношение может быть, к примеру, – 70 % и 30 %. Такое соотношение будет наблюдаться в «отпочковавшейся» популяции в ходе ее развития. Вот вами эффект основателя – как основали, так и пойдет до тех пор, пока судьба-злодейка в новое бутылочное горлышко не загонит.

Потоком или переносом генов называют перемещение генов между популяциями в результате миграции особей. Имея дело с не изолированными популяциями, нужно учитывать, что популяция может приобрести новый аллель не в результате мутации, а в результате иммиграции в нее носителя нового гена из соседней популяции.

Постоянный перенос генов между популяциями стирает генетические различия между ними, то есть перенос генов мешает образованию новых видов и подвидов. Можно сказать, что поток генов направлен против естественного отбора, способствующего видообразованию. А вот дрейф генов, в отличие от их переноса, может способствовать видообразованию.

Настало время разобраться с генетическим равновесием в популяциях. А то мы было заговорили о нем, но сразу же переключились на дрейф генов. Но успели сказать, что к механизмам, поддерживающим генетическое равновесие в популяциях, относятся естественный отбор и дрейф генов.

У многих читателей сейчас возник вопрос – как может естественный отбор, устраняющий из популяции плохо приспособленные организмы, то есть плохо приспособленные генотипы, поддерживать генетическое равновесие? Он же, наоборот, его нарушает! И о дрейфе генов можно сказать то же самое.

С естественным отбором дело обстоит сложнее, чем может показаться на первый взгляд. Далеко не всегда естественный отбор приводит к выработке новых адаптаций. Он может поддерживать уже сложившуюся адаптационную структуру популяции, не позволяя изменчивости разрушать уже существующие приспособления, то есть нарушать сложившееся генетическое равновесие. Более того – естественный отбор формирует популяции, создает их, распределяя организмы вида по более благоприятным ареалам обитания! А еще естественный отбор поддерживает равновесие между разными признаками организма. Зачастую приспособленность одного признака в ходе отбора может понижаться, если это понижение перекрывается повышением приспособленности другого признака и, в целом, выгодно для организма. Можно сказать, что организм в подобных случаях совершает гамбит [5] – жертвует одним признаком для того, чтобы выиграть партию, то есть выжить.